功和机械能专题训练(答案版).doc
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功和机械能专题训练
一.选择题
1.(2014重庆B卷)在第十七届“渝洽会”上,重庆造恩斯特龙408型直升机(如图4所示)签下了20架大订单。
该型直升机在加速上升的过程中(忽略燃油变化),下列关于直升机的动能和势能变化情况的描述,正确的是(A)
A.动能增大,势能减小
B.动能减小,势能增大
C.动能增大,势能增大
D.动能减小,势能减小
2.(2014•邵阳)如图,跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中,下列说法正确的是(B)
A、人和伞的总重力大于空气的阻力B、人和伞的总重力等于空气的阻力
C、人和伞的重力势能在增大D、人和伞的动能在减小
3.(2014•菏泽)如图所示,光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部,所需拉力分别为F1和F2,所做的功分别为WA和WB.则,(A)
A.F1<F2,W1=W2 B.F1<F2,W1<W2
C.F1>F2,W1>W2 D.F1>F2,W1=W2
4.(2014•株洲)在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中,小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图象如图所示.若不计空气阻力,那么这种能量是(B)
A.
重力势能
B.
动能
C.
机械能
D.
内能
第4题图第5题图第6题图
5.(2014•株洲多选)在排球运动中,跳发球(图)是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,其中运动员对排球做功的过程有(AC)
A.抛球 B.腾空 C.击球 D. 落地
6.(2014•威海)如图所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验时,将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球,另一端固定在a点,b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置,c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点,在小球从a点到c点运动的过程中,不考虑空气阻力,以下说法正确的是( D )
A. 小球到达b点时,受的合力为零
B. 小球到达c点时,受的合力为零
C. 小球的动能一直在增加,重力势能一直在减小
D. 在c点小球的动能为零,橡皮筋的弹性势能最大
7.(2014•南京)“青奥会”将于今年8月在南京举行,如图四项运动包含了一些物理知识,下列描述正确的是( D )
A.跳水运动员在空中下落的过程中,动能变小,重力势能变大
B.足球运动员对球的作用力和球受到的重力是一对相互作用力
C.举重运动员将杠铃举在空中静止时,他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡
D.篮球运动员抛出的篮球在空中先上升后下落,是因为力改变了篮球的运动状态
8.(2014•泰安)如图,用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,若推力F对物体做了40J的功,则在这一过程中( C )
A.重力做的功一定为40J B. 物体一定受到20N的摩擦力
C.物体一定运动了2m D. 物体一定运动了4m
9.(2014•广州)如图,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率( B )
A.ab段做功较多 B. ab段与cd段的功一样多
C.ab段功率较大 D. ab段与cd段的功率一样大
10.(2014•广州)人直接用F1的力匀速提升重物,所做的功是W1,若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2,所做的功是W2( C )
A.F1一定大于F2 B. F1一定小于F2
C.W2一定大于W1 D. 只有F2大于F1,W2才大于W1
11.(2012包头)图2所示是一个左右对称的凹形槽,将小球从A点由静止释放,若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( A )
A.小球从A点运动到B点的过程中,势能的减少量与动能的增加量之差等于W
B.小球能够从A点运动到D点
C.小球从A点运动到B点的过程中,势能的减少量等于动能的增加量
D.小球从A点运动到C点的过程中,机械能的减少量等于动能的增加量
12.(2012黄石)如图所示,在水平拉力F的作用下,使物体沿水平面作匀速直线运动,若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计,已知物体与地面间的摩擦力为5N,物体运动的速度为2m/s,则拉力做功的功率大小为( B )
A.5W B.10W C.15W D.20W
13.(2012绍兴)如图甲,是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图,图乙中,描述重力对该球做功大小与时间关系正确的图线是(C )
二.填空与实验题
14.(2014•白银)起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内匀速的向上提升了6m,则起重机提升工件的拉力为 5000 N,起重机提升工件的功率 2000 W.(g取10N╱kg)
15.(2014•菏泽)如图所示,冰壶从出发点A被运动员推着运动6m后,在B被推出,沿冰道运动30m到O点停下来.被推出去的冰壶停下来,是由于冰面对冰壶有摩擦阻力;从A点到O点运动过程中,若运动员对冰壶的推力是10N,运动员对冰壶做的功是60J.
16.(2014•株洲)如图(甲)所示,用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力.弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升,其示数F与上升的高度h之间的关系如图(乙)所示.试解答下列问题.
(1)钩码所受的重力为4.5N.
(2)当h=4cm时,弹簧测力计的示数是3.0N,桌面对钩码的支持力是1.5N.
(3)从开始提升到h=16cm,弹簧测力计对钩码所做的功是多少?
17.(2014•宜宾)某同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到:
物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关.于是设计了如图所示的实验:
用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球,其中A、C、D三球的质量为m,B求质量为2m,让A、B两球从距沙表明高H静止下落,C球从距沙表面高2H静止下落,D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙深度均为h3,且h1<h2<h3.
(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的;
(2)比较A、B两球,发现B球陷入沙深度更大,由此可得出结论:
当下落高度一定时,物体的质量越大,重力势能越大;
(3)比较A、C两球,发现C球陷入沙深度更大,由此可得出结论:
当物体的质量相同时,下落高度越高,物体的重力势能越大;
(4)比较C、D两球,发现两球运动的路径不同,但陷入沙深度相同,由此可得出结论:
物体的重力势能与物体运动的路径无关(选填:
“有关”或“无关”).
18(2014•威海)为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验,将A、B、C三个小球先后从同一装置,高度分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mB<mC,hA=hC>hB),推动小木块运动一段距离后静止,请你根据生活经验和所学的物理探究方法,对以下问题进行解答:
(1)用来研究超速安全隐患时,需要控制的变量是 质量 ,实验时应选择 甲乙 两个图所示实验进行比较;
(2)用来研究超载安全隐患时,应选择 甲丙 两个图所示实验进行比较,通过这个实验得到的结论是 汽车的速度一定时,质量越大动能越大 .
三.计算题
19.(2014•宜宾)已知××型汽车的质量M=1200kg,汽车的额定功率ρ=40kw.一般情况下,驾驶员酒后的反应时间(从发现情况到开始制动所需的时间)比正常时慢了0.1~0.5,易发生交通事故.下表格为《驾驶员守则》中驾驶员在不同车速时所对应的正常反应距离(汽车在正常反应时间内通过的距离)的表格:
车速v(km/h)
40
60
80
反应距离s(m)
5
7.5
10
(1)假设汽车在水平路面上以额定功率匀速行驶时间t1=15min,速度大小v1=72km/h,消耗汽油的质量m=2kg,求该汽车受到阻力大小和汽车发动机的效率;(g=10N/kg,q汽油=4.5×107J/kg)
(2)请根据表格数据,计算驾驶员的正常反应时间;
(3)如图所示,假设一饮酒后的驾驶员驾车以v2=54km/h的速度在平直公路上行驶,在距离某学校门前s=40m处发现有一队学生在斑马线上横过马路,他的反应时间比正常时慢了△t=0.2s,刹车后,车的平均速度为v3=27km/h.试通过计算说明是否会发生交通事故.
解答:
解:
(1)①由P=得,
牵引力做的功为W=Pt=40×103W×15×60s=3.6×107J;
∴P===Fv
∴汽车牵引力为:
F===2000N,
机车受到的阻力为:
f=F=2000N.
②汽油完全燃烧释放的能量:
Q=mq=2kg×4.5×107J/kg=9×107J,
汽车发动机的效率:
η=×100%=×100%=40%;
(2)车速v1=40km/h=m/s,由于在反应时间内汽车仍匀速行驶,根据车速v和反应距离s可计算驾驶员的反应时间
△t===0.45s
即驾驶员的反应时间为0.45s.
(3)车速:
v2=54km/h=15m/s,反应时间:
△t=0.45s+0.2s=0.65s
驾驶员的反应距离:
s=v2△t=15m/s×0.65s=9.75m
刹车后车做匀减速直线运动,平均速度为v3=27km/h=7.5m/s.
根据v2﹣v02=2ax得;
刹车距离为:
x==m=15m,
因为s+x=9.75m+15m=24.75m<40m
所以不会发生交通事故.
20.(2012黄石)为了迎接黄石市第二届矿冶文化节和第三届国际乒乓节,某庆典公司正在调试载人热气球。
已知载人热气球球内热气的体积为200m³,球内热气的密度为0.29kg/m³,球外空气的密度为1.29kg/m³,球壳、吊篮及其装备的总质量为120kg,吊篮里的人的质量为58kg,g=10N/kg。
(1)要使热气球和人能够静止在空中,需要在吊篮里加入多少质量的配重?
(由于热气的体积远大于其它部分的体积,故只考虑热气所受的浮力)
(2)若气球静止于离地h=10m的空中,人需要沿着绳子下滑到地面。
如果人以相对于地的速度v1=2m/s匀速下滑,根据反冲运动知识可知,人在下滑过程中,气球会以v2的速度上升,设人的质量为m,气球的总质量(包括热空气、球壳、吊篮以及装备和配重)为M,则他们的关系满足mv1=Mv2,若在人着陆时,绳子的末端刚好接触地面,求绳子的长度。
(3)气球在上浮的过程中,空气的浮力是否对气球做了功?
如果没有做功,请说明理由,如果做了功,求浮力做功的功率。
(1)(4分)
由F浮=G气+G人+G吊篮+G配重得m配重=22kg
(2)(6分)Mg=G气+G吊篮+G配重得M=200kg
由mv1=Mv2得v2=0.58m/s(2分)
(2分)气球上浮的距离s2=v2t=2.9m(1分)绳长l=s1+s2=12.9m(1分)
(3)(2分)F浮=ρ空气Vg=2580Np=F浮v2=1496.4w
6
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